真空灭弧室制造技术有了很大的发展,主要表现在四个方面:触头材料、电弧控制系统、灭弧室结构及灭弧室制造工艺。
在触头材料方面。目前用于真空开关的触头材料大概有三种:半难熔金属+良导体,如铜铬合金;熔融金属+良导体,如铜钨合金;铜合金,如铜铋。在铜铬材料之前,大部分真空开关仍大量使用铜铋合金作触头材料。1980年以后,铜铬合金的优点得到了广泛认可。1992年以后,这种新材料大量应用于中压大容量真空开关中,并全面淘汰了第一代真空开关触头材料铜铋合金。在中压真空开关中,铜铬合金被认为是最佳的触头材料,因为它结合了触头材料中最关键的电性能于一身,即具有优良的导电性、高的开断电流能力、良好的抗电弧熔蚀性和很好的抗表面熔焊能力以及截流值小等特点。
在电弧控制方面。通过对真空灭弧室内触头结构的合理设计,使高压大电流下的聚集型电弧转化为扩散型电弧,以避免触头局部过度熔化,达到提高开断能力的目的。目前使用的触头结构有四种,包括平板对接式触头、螺旋型横磁触头、线圈式纵磁触头、环状纵向磁场触头。目前纵向触头结构已成为大电流真空灭弧室触头的主导结构。纵向触头主要有线圈式和杯状结构形式,在我国,杯状纵磁真空灭弧室触头应用最广。
在灭弧室结构方面。真空灭弧室主要由绝缘外壳、屏蔽罩、波纹管和动静触头等组成,按绝缘外壳的材料不同,可分为玻璃外壳和陶瓷外壳,这两种技术已经成熟。真空灭弧室内的屏蔽罩有主屏蔽罩、波纹管屏蔽罩和均压屏蔽罩。合理地布置灭弧室屏蔽罩,可优化内部电场结构,使电场分布均匀。最新提出的一种真空灭弧室设计方法,是利用有限元法和最优化理论,得到灭弧室内各屏蔽罩间最佳的电场配置。波纹管能在动触头往复运动中保证真空灭弧室外壳完全密封,真空灭弧室的寿命主要取决于波纹管,液压成型波纹管加工工艺相对简单,价格也较便宜,使用较广。
波纹管的制造工艺大体有两种:一种是冷薄壁不锈钢直接经液压成型制成波纹管(无缝波纹管);另一种是用不锈钢板先用微弧焊接成薄壁管坯,然后经液压成型制成波纹管(直焊波纹管)。我国现在既能生产无缝波纹管,也能生产直焊波纹管。
在制造工艺方面,目前国内外普遍采用一次封排工艺,即真空灭弧室的封口和排气同时进行,一次完成。采用一次封排工艺,使真空灭弧室因漏气或真空度下降造成的失效率从原来的0.3%下降到0.1%,甚至下降至0.03%。一次封排工艺相比常规排气工艺,大大简化了工艺流程,同时提高了产品质量和生产效率,降低了生产成本。
一次封排工艺,提高了真空灭弧室的真空度,有效激活吸气剂,内部零件的除气更加彻底,有利于真空度的长期维持,也有利于用储存检漏法查出慢漏的真空灭弧室。一次封排工艺大大简化了真空灭弧室的结构,减少了真空密封焊缝,减少了漏气的可能性。 |